《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一文看懂電動(dòng)車電機(jī)的原理、分類和應(yīng)用 - 全文

2017-03-31

電動(dòng)車電機(jī)根據(jù)其使用環(huán)境與使用頻率的不同,形式也不同。不同形式的電機(jī)其特點(diǎn)也不一樣。電動(dòng)車電機(jī)普遍采用永磁直流電機(jī)。所謂永磁電機(jī),是指電機(jī)線圈采用永磁體激磁,不采用線圈激磁的方式。這樣就省去了激磁線圈工作時(shí)消耗的電能,提高了電機(jī)機(jī)電轉(zhuǎn)換效率,這對使用車載有限能源的電動(dòng)車來講,可以降低行駛電流,延長續(xù)行里程。

電動(dòng)車電機(jī)按照電機(jī)的通電形式來分,可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)兩大類;按照電機(jī)總成的機(jī)械結(jié)構(gòu)來分,一般分為“有齒”(電機(jī)轉(zhuǎn)速高,需要經(jīng)過齒輪減速)和“無齒”(電機(jī)扭矩輸出不經(jīng)過任何減速)兩大類。電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)器,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子。

組成結(jié)構(gòu)

1.永磁式直流電機(jī):

由定子磁極、轉(zhuǎn)子、電刷、外殼等組成。

定子磁極采用永磁體(永久磁鋼),有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結(jié)構(gòu)形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。

轉(zhuǎn)子一般采用硅鋼片疊壓而成,漆包線繞在轉(zhuǎn)子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個(gè)繞組),其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。

電刷是連接電源與轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)電部件,具備導(dǎo)電與耐磨兩種性能。永磁電機(jī)的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。

2.無刷直流電機(jī):

由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。無刷直流電機(jī)的特點(diǎn)是無刷,采用半導(dǎo)體開關(guān)器件(如霍爾元件)來實(shí)現(xiàn)電子換向的,即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

位置傳感器按轉(zhuǎn)子位置的變化,沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流(即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置,并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號,經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路,按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換)

3.高速永磁無刷電機(jī):

由定子鐵心、磁鋼轉(zhuǎn)子、太陽輪、減速離合器、輪轂外殼等組成。

電機(jī)蓋子上面可以裝上霍爾傳感器,用以測速。

位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī),其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)S眉呻娐返?裝在定子組件上,用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場變化。電動(dòng)汽車多用的是霍爾元件。

采用光電式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī),在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件,轉(zhuǎn)子上裝有遮光板,光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇間生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī),是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等),當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時(shí),電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號(其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化)。

定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。

設(shè)備分類

用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與常規(guī)的工業(yè)電機(jī)不同。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常要求頻繁的啟動(dòng)/停車、加速/減速,低速或爬坡時(shí)要求高轉(zhuǎn)矩,高速行駛時(shí)要求低轉(zhuǎn)矩,并要求變速范圍大。而工業(yè)電機(jī)通常優(yōu)化在額定的工作點(diǎn)。因此,電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)比較獨(dú)特,應(yīng)單獨(dú)歸為一類。

對無刷電機(jī)而言,根據(jù)電機(jī)是否具有位置傳感器,又分為有位置傳感器無刷電機(jī)和無位置傳感器無刷電機(jī)。對于無位置傳感器的無刷電機(jī),必須要先將車用腳蹬起來,等電機(jī)具有一定的旋轉(zhuǎn)速度以后,控制器才能識(shí)別到無刷電機(jī)的相位,然后控制器才能對電機(jī)供電。由于無位置傳感器無刷電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)零速度啟動(dòng),所以在2000年以后生產(chǎn)的電動(dòng)車上用得較少。電動(dòng)車行業(yè)內(nèi)使用的無刷電機(jī),普遍采用有位置傳感器無刷電機(jī)。旋轉(zhuǎn)180°,線圈不動(dòng),霍耳元件感應(yīng)到S極磁場,此時(shí)P1與R2截止,P2與R1導(dǎo)通,可以看到電流i’從電池正極經(jīng)過R1、線圈、P2流到電池負(fù)極。通電線圈中的A點(diǎn)的電流i’方向是指向接線頭的方向(矢量方向與i’矢量方向相反),磁鋼受到線圈的反作用力,一樣產(chǎn)生向逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)力矩。電動(dòng)車用無刷電機(jī)的磁鋼數(shù)量比較多,線圈一般有3組,每組線圈都有相應(yīng)的霍耳元件(3相線圈有3個(gè)霍耳元件),這樣電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)就更平穩(wěn),效率更高。當(dāng)磁鋼旋轉(zhuǎn)時(shí),霍耳元件感應(yīng)到磁場方向變化后給出相應(yīng)控制信號,無刷控制器根據(jù)此信號控制著上3路與下3路功率管的導(dǎo)通與截止。

有刷電機(jī)、無刷電機(jī)的比較

有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的通電原理上的區(qū)別:有刷電機(jī)是由碳刷與換向器進(jìn)行機(jī)械換向,無刷電機(jī)是靠霍耳元件感應(yīng)信號由控制器完成電子換向。有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的通電原理不一樣,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不一樣。對輪轂式電機(jī)而言,電機(jī)力矩的輸出方式(是否經(jīng)過齒輪減速機(jī)構(gòu)減速)不一樣,其機(jī)械結(jié)構(gòu)也不一樣。

1、常見高速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速有刷電機(jī)心、減速齒輪組、超越離合器、輪轂端蓋等部件組成。高速有刷有齒輪轂式電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。

2、常見低速有刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由碳刷、換相器、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成。低速有刷無齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

3、常見高速無刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由內(nèi)置高速無刷電機(jī)心、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。高速無刷有齒輪轂電機(jī)屬于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。

4、常見低速無刷電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種輪轂式電機(jī)由電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、電機(jī)軸、電機(jī)端蓋、軸承等部件組成。低速無刷無齒輪轂式電機(jī)屬于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

主要特性

無刷直流電動(dòng)機(jī)之所以被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車,是因?yàn)樗c傳統(tǒng)的有刷直流電動(dòng)機(jī)相比具有以下二方面的優(yōu)勢。

(1)壽命長、免維護(hù)、可靠性高。在有刷直流電動(dòng)機(jī)中,由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較高,電刷和換向器磨損較快,一般工作1000小時(shí)左右就需更換電刷。另外其減速齒輪箱的技術(shù)難度較大,特別是傳動(dòng)齒輪的潤滑問題,是目前有刷方案中比較大的難題。所以有刷電機(jī)就存在噪聲大、效率低、易產(chǎn)生故障等問題。因此無刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢很明顯。

(2)效率高、節(jié)能。一般而言,因無刷直流電動(dòng)機(jī)沒有機(jī)械換向的磨擦損耗及齒輪箱的消耗,以及調(diào)速電路損耗,效率通??筛哂?5%,但考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)中的最高性價(jià)比,為減少材料消耗,一般設(shè)計(jì)為76%。而有刷直流電動(dòng)機(jī)的效率由于齒輪箱和超越離合器的消耗,通常在70%左右。



工作原理

電動(dòng)機(jī)(Motors)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī),電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī),可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)(電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速)。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成,通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

基本介紹

電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)器,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過并受磁場的作用而使其轉(zhuǎn)動(dòng)。這些機(jī)器中有些類型可作電動(dòng)機(jī)用,也可作發(fā)電機(jī)用。它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。通常電動(dòng)機(jī)的作功部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),這種電動(dòng)機(jī)稱為轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī);也有作直線運(yùn)動(dòng)的,稱為直線電動(dòng)機(jī)。

基本結(jié)構(gòu)

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。

(一)定子(靜止部分)

1、定子鐵心

作用:電機(jī)磁路的一部分,并在其上放置定子繞組。

構(gòu)造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。

定子鐵心槽型有以下幾種:

半閉口型槽:電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。

半開口型槽:可嵌放成型繞組,一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。

開口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機(jī)中。

2、定子繞組

作用:是電動(dòng)機(jī)的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

構(gòu)造:由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。

定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種:(保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。

(1)對地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。

(2)相間絕緣:各相定子繞組間的絕緣。

(3)匝間絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。

電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線:

電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有一塊接線板,三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排,并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號排列。

3、機(jī)座

作用:固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子,并起防護(hù)、散熱等作用。

構(gòu)造:機(jī)座通常為鑄鐵件,大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成,微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔,使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對流,以利于散熱。

(二)轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)

1、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心:

作用:作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。

構(gòu)造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上,大、中型異步電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上)的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。

2、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組

作用:切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及電流,并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
構(gòu)造:分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。

(1)鼠籠式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心,整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組,對于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。

(2)繞線式轉(zhuǎn)子:繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似,也是一個(gè)對稱的三相繞組,一般接成星形,三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上,再通過電刷與外電路聯(lián)接。

特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能,故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備,如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。

(三)相異步電動(dòng)機(jī)的其它附件

1、端蓋:支撐作用。
2、軸承:連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。
3、軸承端蓋:保護(hù)軸承。
4、風(fēng)扇:冷卻電動(dòng)機(jī)。

二、直流電動(dòng)機(jī)采用八角形全疊片結(jié)構(gòu),不僅空間利用率高,而且當(dāng)采用靜止整流器供電時(shí),能承受脈動(dòng)電流和快速的負(fù)載電流變化。直流電動(dòng)機(jī)一般不帶串勵(lì)繞組,適用于需要正、反轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制技術(shù)中。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵(lì)繞組。中心高100~280mm的電動(dòng)機(jī)無補(bǔ)償繞組,但中心高250mm、280mm的電動(dòng)機(jī)根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補(bǔ)償繞組,中心高315~450mm的電動(dòng)機(jī)帶有補(bǔ)償繞組。中心高500~710mm的電動(dòng)機(jī)外形安裝尺寸及技術(shù)要求均符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn),電機(jī)的機(jī)械尺寸公差符合ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。



直流電動(dòng)機(jī)的工作原理:

在圖中,線圈連著換向片,換向片固定于轉(zhuǎn)軸上,隨電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn),換向片之間及換向片與轉(zhuǎn)軸之間均互相絕緣,它們構(gòu)成的整體稱為換向器。電刷A、B在空間上固定不動(dòng)。

在電機(jī)的兩電刷端加上直流電壓,由于電刷和換向器的作用將電能引入電樞線圈中,并保證了同一個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向,繼而保證了該極下線圈邊所受的電磁力方向不變,保證了電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械,這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。注意:每個(gè)線圈邊中的電流方向是交變的。

2、直流發(fā)電機(jī)的工作原理:

如圖,當(dāng)用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),線圈邊將切割磁力線感應(yīng)出電勢,電勢方向可據(jù)右手定則確定。由于電樞連續(xù)旋轉(zhuǎn),線圈邊ab、cd將交替地切割N極、S極下的磁力線,每個(gè)線圈邊和整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向是交變的,線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢是交變電動(dòng)勢,但由于電刷和換向器的作用,使流過負(fù)載的電流是單方向的直流電流,這一直流電流一般是脈動(dòng)的。

操作方法

在電動(dòng)自行車行業(yè),電機(jī)一般指電機(jī)總成,包括電機(jī)心、減速機(jī)構(gòu)等。下面我們講的電動(dòng)自行車均指電機(jī)總成。

一、電機(jī)的拆卸

拆卸電機(jī)之前應(yīng)首先拔開電機(jī)與控制器的引線,此時(shí)一定要記錄下電機(jī)引線顏色與控制器引線顏色的一一對應(yīng)關(guān)系。打開電機(jī)端蓋之前應(yīng)先清潔操作場地,以防止雜物被吸在電機(jī)內(nèi)的磁鋼上。做好端蓋與輪轂相對位置的標(biāo)記。注意:一定要按對角順序松動(dòng)螺釘,以免電機(jī)外殼變形。電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的徑向間隙叫氣隙(空氣間隙),一般電機(jī)的氣隙在0.25-0.8mm之間。當(dāng)拆卸完電機(jī)排除了電機(jī)故障之后,一定要按原來的端蓋記號進(jìn)行裝配,這樣可以防止二次裝配后的掃膛現(xiàn)象。

二、電機(jī)內(nèi)齒輪的潤滑

如果有刷有齒輪轂電機(jī)與無刷有齒輪轂電機(jī)運(yùn)行的噪音開始變大,或者更換了電機(jī)內(nèi)的齒輪,應(yīng)將齒輪所有齒面涂滿潤滑脂,一般使用3號潤滑脂或廠家指定的潤滑油。

三、電機(jī)的組裝

在組裝有刷電機(jī)之前,請檢查刷握里面彈簧的彈性,檢查碳刷與刷握是否有碰擦,檢查碳刷在刷握里是否能達(dá)到最大行程,注意碳刷與換相器的正確定位,以免卡壞碳刷或刷握。

安裝電機(jī)的時(shí)候,首先應(yīng)清理電機(jī)部件表面的雜質(zhì),以免影響電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),并且一定要將輪轂體固定結(jié)實(shí),以免安裝時(shí)由于受磁鋼的強(qiáng)力吸引,造成部件相互撞擊、損壞。檢測36V正常,控制器輸出5V、12V正常,電動(dòng)機(jī)電阻正常。把電動(dòng)機(jī)直接連接到36V電池上,電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

四、接線方法

由于換向方式不一樣,有刷電機(jī)和無刷電機(jī)不但內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣,而且在接線方式上的區(qū)別也非常大。

1、有刷電機(jī)的接線方法。有刷電機(jī)一般有正負(fù)兩根引線。一般紅線是電機(jī)正極,黑線是電機(jī)負(fù)極。如果將正負(fù)極交換接線,只是會(huì)使電機(jī)反轉(zhuǎn),一般不會(huì)損壞電機(jī)。

2、無刷電機(jī)相角的判斷。無刷電機(jī)的相角是無刷電機(jī)的相位代數(shù)角的簡稱,指無刷電機(jī)各線圈在一個(gè)通電周期里面線圈內(nèi)部電流方向改變的角度。電動(dòng)車用無刷電機(jī)常見的相位代數(shù)角有120°與60°兩種。

觀察霍耳元件安裝空間位置判斷無刷電機(jī)的相角, 120°和60°兩種相角電機(jī)的霍耳元件安裝空間位置不一樣。



測量霍耳真值信號判斷無刷電機(jī)的相角

需要先說明一下的是什么叫無刷電機(jī)的磁拉力角。無刷電機(jī)的磁鋼數(shù)量一般是12片、16片或18片,其對應(yīng)的定子槽數(shù)是36槽、48槽或54槽。電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),轉(zhuǎn)子磁鋼的磁力線有沿磁阻最小方向行走的特性,因此轉(zhuǎn)子磁鋼所停頓的位置恰好為定子槽凸極的位置。磁鋼不會(huì)停在定子槽心的位置,這樣轉(zhuǎn)子與定子的相對位置只有36種、48種或54種這有限的幾個(gè)位置。因此無刷電機(jī)的最小磁拉力角就是360/36°、360/48°或360/54°。

無刷電機(jī)的霍耳元件有5根引線,分別是霍耳元件的公共電源正極、公共電源負(fù)極、A相霍耳輸出、B相霍耳輸出和C相霍耳輸出。我們可以利用無刷控制器(60°或120°)的5根霍耳引線,將無刷電機(jī)霍耳元件引線的正負(fù)電源接好,將其余A、B、C三個(gè)相位傳感器的引線,任意接在控制器霍耳信號引線的引線上。接通控制器電源,由控制器給霍耳元件供電,就可以檢測到無刷電機(jī)的相角了。方法如下:用萬用表的+20V直流電壓擋,并將黑表筆接地線,紅表筆分別測量三個(gè)引線的電壓情況,記錄下3根引線的高低電壓。輕微轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī),讓電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)最小磁拉力角度,再次測量并記錄下3根引線的高低電壓,如此測量記錄6次。我們用1表示高電位,用0表示低電位,那么——

如果是60°無刷電機(jī),連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)6個(gè)最小磁拉力角度,則測量出的霍耳真值信號應(yīng)該是:100、110、111、011、001、000。調(diào)整三個(gè)霍耳元件引線的引腳順序,讓真值的信號嚴(yán)格按照上面的真值順序變化,這樣對于60°無刷電機(jī)的A、B、C三個(gè)相位就判斷出來了。

如果是120°無刷電機(jī),連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)6個(gè)最小磁拉力角度,測量出的霍耳真值信號應(yīng)該是按照100、110、010、011、001、101的規(guī)律變化,這樣霍耳元件引線的通電相序就判斷出來了。

如果想快速測出無刷電機(jī)是60°還是120°,用萬用表的+20V直流電壓擋,并將黑表筆接地線,紅表筆分別測量三個(gè)引線的電壓,出現(xiàn)三根線都有電壓或都無電壓時(shí)就確定是60°電機(jī),否則就是120°

3、無刷電機(jī)的接線方法。無刷電機(jī)的線圈引線有3根,霍耳引線有5根,這8根引線必須和控制器相應(yīng)引線一一對應(yīng),否則電機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)。

一般講來,60°和120°相角的無刷電機(jī),需要由與之相對應(yīng)的60°和120°相角的無刷電機(jī)控制器來驅(qū)動(dòng),兩種相角的控制器不能直接互換。60°相角的無刷電機(jī)與60°相角控制器相連的8根線的正確接線有兩種,一種正轉(zhuǎn),一種反轉(zhuǎn)。

因?yàn)閷τ?20°相角的無刷電機(jī),通過調(diào)整線圈引線的相序和霍耳引線的相序,電機(jī)與控制器相連的8根線的正確接線可以有6種,其中3種接法電機(jī)正轉(zhuǎn),另外3種接法電機(jī)反轉(zhuǎn)。

如果無刷電機(jī)反轉(zhuǎn),表明無刷控制器與無刷電機(jī)的相角是匹配的,我們可以這樣來調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)向:將無刷電機(jī)與無刷控制器的霍耳引線的A、C交換接線;同時(shí)將無刷電機(jī)與無刷控制器的主相線A、B交換接線。

電動(dòng)自行車大體可分三種。

1,直流輪轂電機(jī),即有刷電機(jī),兩根引出線,外接PWM控制器。

2,交流輪轂電機(jī),有帶霍爾和不帶霍爾傳感的,三根引線以上,外接變頻控制器。

3,直流無刷輪轂電機(jī),內(nèi)含電子換向器,兩根引出線。外接PWM控制器。 一定要分清,不要被混淆。
  
技術(shù)要求

它們在負(fù)載要求、技術(shù)性能和工作環(huán)境等方面有著不同的特殊的要求:

1、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要有4-5倍的過載以滿足短時(shí)加速或爬坡的要求;而工業(yè)電機(jī)只要求有2倍的過載就可以了。

2、電動(dòng)汽車的最高轉(zhuǎn)速要求達(dá)到在公路上巡航時(shí)基本速度的4-5倍,而工業(yè)電機(jī)只需要達(dá)到恒功率是基本速度的2倍即可。

3、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要根據(jù)車型和駕駛員的駕駛習(xí)慣設(shè)計(jì),而工業(yè)電機(jī)只需根據(jù)典型的工作模式設(shè)計(jì)。

4、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求有高度功率密度(一般要求達(dá)到1kg/kw以內(nèi))和好的效率圖(在較寬的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)都有較高的效率),從而能夠降低車重,延長續(xù)駛里程;而工業(yè)電機(jī)通常對功率密度、效率和成本進(jìn)行綜合考慮,在額定工作點(diǎn)附近對效率進(jìn)行優(yōu)化。

5、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求工作可控性高、穩(wěn)態(tài)精度高、動(dòng)態(tài)性能好;而工業(yè)電機(jī)只有某一種特定的性能要求。

6、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)被裝在機(jī)動(dòng)車上,空間小,工作在高溫、壞天氣、及頻繁振動(dòng)等等惡劣環(huán)境下。而工業(yè)電機(jī)通常在某一個(gè)固定位置工作。

隨著消費(fèi)者的需求,電動(dòng)車電機(jī)的發(fā)展也要與時(shí)俱進(jìn),消費(fèi)者不僅要求電動(dòng)車動(dòng)力大,而且要求提速快,甚至提出更高的要求,在爬坡的時(shí)候,如果自動(dòng)換擋或者一直都有著強(qiáng)大的扭矩,對于山地丘陵地形騎行中將會(huì)如履平地。


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